同步入水双圆柱相互作用的计算研究

为了研究多圆柱入水的相互影响,采用二维CFD方法数值模拟双圆柱同步常速入水物理过程。利用自由液面捕捉法来计算自由液面,将自由液面当作密度域的接触间断来处理,以非均匀密度的不可压缩Euler方程作为控制方程。采用直角切割网格作为离散网格系统和有限体积法进行数值离散,以人工压缩法来实现速度和压力的耦合求解,采用Roe的近似Riemann解算子计算流函数和一阶隐式的双时间推进法进行时间步进。以三个不同参数的双圆柱入水作为算例,将数值模拟得到的自由液面形状、圆柱压强分布和受力时间历程与单圆柱入水的结果进行了比较。

双圆柱的入水参数对水作用力的影响

为了分析多圆柱入水的各个状态参数对圆柱所受水作用力的影响,本文采用了CFD方法对双圆柱同步常速入水这一物理过程进行了动态数值模拟。采用变密度的不可压缩Euler方程作为控制方程,通过求解密度域的接触间断来追踪自由液面。基于直角切割网格系统,采用Roe型的Upwind格式的有限体积法作数值离散。采用双时间推进法和人工压缩法来进行时域步进。相对单圆柱入水的受力而言,本文对双圆柱相互作用所引起的附加水作用力,采用数值拟合的方法,提出了简单的代数表达式。然后分别以双圆柱的半径、间距和入水速度作为状态参数,定量地分析了这些参数对附加水作用力的影响,综合构造出可用于任意双圆柱同步入水模型的附加水作用力的估算表达式。本文的思想方法也可用在多柱状体的工程结构的入水分析中。